[發明專利]在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201910965107.2
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110643941B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 高祥虎;劉剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/08;C23C14/16;C23C14/35;F24S70/25
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 曹向東

本發明涉及一種在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層，該涂層依次由拋光不銹鋼片構成的吸熱體基底、金屬Mo構成的紅外反射層、TiSiCrZrHfN構成的主吸收層、TiSiCrZrHfNO構成的次吸收層和Al₂O₃構成的減反射層組成。主吸收層是指采用等摩爾比的金屬Ti、Si、Cr、Zr、Hf通過熔煉法制備的TiSiCrZrHf高熵合金的氮化物；次吸收層是指采用等摩爾比的金屬Ti、Si、Cr、Zr、Hf通過熔煉法制備的TiSiCrZrHf高熵合金的氮氧化物。本發明還公開了該涂層的制備方法。本發明制備工藝簡單、成本較低，所制備的涂層在大氣質量因子AM1.5條件下，吸收率≥0.94，發射率≤0.10；且該涂層在空氣500℃具有良好的長期熱穩定性能。

技術領域

本發明涉及太陽能光熱發電用高溫太陽能吸收涂層技術領域，尤其涉及在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層及其制備方法。

背景技術

太陽能光熱發電是一項具備成為基礎負荷電源潛力的新興能源應用技術，潛力巨大。2018年10月10日，中國廣核集團在京宣布，我國首個大型商業化槽式光熱示范電站—中廣核德令哈50MW光熱示范項目正式投運，我國由此成為世界上第8個掌握大規模光熱技術的國家。然而，中廣核德令哈50MW槽式光熱發電光熱示范項目所采用的高溫集熱管均依賴于進口。目前，國內新疆、甘肅、青海都在規劃打造千萬千瓦級太陽能光熱發電基地，已經規劃建設的太陽能光熱電站投資接近千億。然而，關鍵材料與技術的欠缺，嚴重制約我國太陽能光熱發電行業的健康可持續發展。

高溫太陽能吸收涂層被譽為高溫集熱管乃至光熱發電系統的“核芯”材料，其性能對實現高的光熱轉換效率及電站收益起著至關重要的作用。近年來，國內在高溫太陽能吸收涂層研究方面取得了一定進展，但在高溫熱穩定性能及可靠性方面依然存在很多瓶頸。目前報道的高溫太陽能吸收涂層在真空中具有良好的熱穩定性能，但其在空氣中的熱穩定性能較差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層。

本發明所要解決的另一個技術問題是提供該在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層的制備方法。

為解決上述問題，本發明所述的在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層，其特征在于：該涂層依次由拋光不銹鋼片構成的吸熱體基底、金屬Mo構成的紅外反射層、TiSiCrZrHfN構成的主吸收層、TiSiCrZrHfNO構成的次吸收層和Al₂O₃構成的減反射層組成；所述主吸收層是指采用等摩爾比的金屬Ti、Si、Cr、Zr、Hf通過熔煉法制備的TiSiCrZrHf高熵合金的氮化物；所述次吸收層是指采用等摩爾比的金屬Ti、Si、Cr、Zr、Hf通過熔煉法制備的TiSiCrZrHf高熵合金的氮氧化物。

所述吸熱體基底的粗糙度值為0.5~3 nm。

所述紅外反射層的厚度為35~70 nm。

所述主吸收層的厚度為25~55 nm。

所述次吸收層的厚度為25~50 nm。

所述減反射層的厚度為35~70 nm。

所述TiSiCrZrHf高熵合金是指將等摩爾比的金屬Ti、Si、Cr、Zr、Hf放入石墨坩堝內，然后將其放入真空熔煉爐并抽真空至3.5×10^-6~7×10^-6 Torr，于2300~2800℃熔融后澆筑成型，經切割、打磨即得。

如上所述的在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層的制備方法，包括以下步驟：

⑴對吸熱體基底進行處理；